JPH0315336B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、縦型熱処理装置に関し、特に拡散や
減圧CVDに適用される縦型熱処理装置の改良に
係わる。

〔発明の技術的背景〕

半導体基板の大口径化に伴い、縦型拡散炉や縦
型減圧CVD装置が開発されている。第５図に示
す縦型拡散炉を例にして従来技術を以下に説明す
る。

図中の１は、上面が封じられた円筒型の拡散チ
ユーブであり、該拡散チユーブ１の外周には加熱
ヒータ２が配設されている。前記拡散チユーブ１
の上部側壁には、ガス排気管３が連結され、かつ
開口下部の側壁にはガス供給管４が連結されてい
る。また、前記拡散チユーブ１の開口下部（出入
口）には、キヤツプ５がＯリング６を介して気密
かつ着脱自在に取着されている。このキヤツプ５
の中心には、支持台７の軸８が軸受９及びＯリン
グ１０を介して気密かつ回転自在に挿着されてい
る。前記支持台８には、被処理基板を保持するた
めの保持具１１が取付けられている。

上述した第５図図示の縦型拡散炉により被処理
基板への拡散を行なうには、支持台７に複数枚の
被処理基板１２が収納された支持具１１にセツト
し、加熱ヒータ２により拡散チユーブ１内を所定
の温度（例えば800〜1000℃）にまで加熱した後、
ガス排気管３より拡散チユーブ１内のガスを排気
して所定の減圧状態にし、ガス供給管４より拡散
用ガスをチユーブ１内に供給して支持具１１に保
持された複数枚の被処理基板１２への拡散を行な
う。

〔背景技術の問題点〕

ところで、前記保持具１１の出し入れは拡散チ
ユーブ１内が800〜1000℃の高温状態で被処理基
板１２が保持されたまま行われる。つまり、ガス
供給管４からN₂ガスを拡散チユーブ１内に供給
し、拡散チユーブ１内に空気等が混入しないよう
にして支持台７をキヤツプ５と共に上下させて出
し入れを行なう。しかしながら、拡散チユーブ１
の開口下部である出入口は大きく開いているた
め、第６図に示すように該出入口より空気１３等
が不可避的に混入してしまう。その結果、被処理
基板１２に対して半導体装置の製造上好ましくな
い現象、例えば界面準位の増加や薄いゲート酸化
膜の電気的耐圧劣化等を発生する。

このような保持具の出し入れによる出入口から
の空気等の混入は、縦型拡散炉の場合のみなら
ず、減圧CVD装置においても同様に起こる。具
体的には、多結晶シリコン膜の膜質低下や窒化シ
リコン膜の被処理基板への付着強度の低下、更に
は所望の成膜前に被処理基板表面上に薄い酸化層
が形成される等の問題を引起こす。

〔発明の目的〕

本発明は、被処理基板を保持した保持具の出し
入れ時において空気が処理室内に混入するのを防
止し、更に搬送手段等により予備排気室内の前記
保持具を処理室内に移動させた後、該保持具のみ
を処理室内に搬送してゲート弁により予備排気室
と処理室間を遮断することが可能な縦型熱処理装
置を提供しようとするものである。

〔発明の概要〕

本発明は、ガス排気管が連結された予備排気室
と、この予備排気室の上部に開閉可能なゲート弁
を介して連結された加熱手段を有する処理室と、
前記予備排気室に設けられ、被処理基板を保持し
た保持具を出し入れするための開閉扉と、前記予
備排気室と処理室の間を前記ゲート弁を通して前
記保持具を移動させるための搬送手段とを具備
し、前記保持具の底部に一対の脚部を取り付け、
かつ前記搬送手段を前記保持具の脚部が嵌合され
る一対の切欠部を穿設した支持台と該支持台を回
転及び上下動させる軸とから構成し、更に前記ゲ
ート弁上方の処理室内面に前記搬送手段により搬
送された保持具の脚部が載置される一対の突起部
を互いに対向するように庇状に延出させたことを
特徴とする縦型熱処理装置である。

上述した本発明によれば、処理室の下方に予備
排気室をゲート弁を介して連結し、これら予備排
気室と処理室間を搬送手段により被処理基板を保
持した保持具を搬送することによつて、前記保持
具の出し入れ時において空気が処理室内に混入す
るのを防止できる。また、搬送手段の支持台の切
欠部に保持具の脚部を嵌合させて載置し、該支持
台を軸により予備排気室から処理室内に移動さ
せ、保持具の脚部を処理室内面に庇状に延出させ
た一対の突起部上に載置することによつて、該保
持具の脚部みを処理室内に搬送できるため、搬送
手段の軸によるゲート弁の開閉が妨げられること
なく、該ゲート弁により予備排気室と処理室間を
遮断でき、該処理室内にて保持具に保持された被
処理基板に対し独立して拡散処理や膜形成等を行
うことができる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を縦型拡散炉に適用した例につい
て、第１図及び第２図を参照して詳細に説明す
る。

図中の２１は、底付円筒体であり、この底付円
筒体２１の開口上面には後述する保持具を載置す
る一対の突起部２２ａ，２２ｂが互いいに対向す
るように庇状に延出されている。前記底付円筒体
２１の上面には、上面付円筒体２３がＯリングを
介して気密に固定されている。前記底付円筒体２
１の上部には、上方を処理室２４、下方を予備排
気室２５として区画するための開閉可能なゲート
弁２６が設けられている。前記処理室２４となる
上面付円筒体２３の外周には加熱ヒータ２７が配
設されている。前記上面付円筒体２３の上部側壁
には処理室排気管２８が連結され、かつ前記ゲー
ト弁２６の上部付近の底付円筒体２１の側壁部分
には処理室ガス供給管２９が連結されている。ま
た、前記ゲート弁２６の下部付近の底付円筒体２
１の側壁部分には排気室ガス排気管３０が連結さ
れており、かつ底部付近の底付円筒体２１の側壁
部分には排気室ガス供給管３１が連結されてい
る。なお、これら排気管３０及び供給管３１には
夫々バルブ３２，３３が介装されている。前記排
気室２５に対応する底付円筒体２１の側壁は開口
されており、該開口側壁には保持具を出入れする
ための開閉扉３４がＯリング３５を介して設けら
れている。前記底付円筒体２１の底部中央には、
搬送手段を構成する支持台３６の軸３７が軸受３
８及びＯリング３９を介して気密かつ回転可能、
上下動自在に軸支されている。前記支持台３６の
両端付近には、開口部が互いに対向する側面側と
なる一対の切欠部４０ａ，４０ｂが穿設されてお
り、これら切欠部４０ａ，４０ｂには保持具の脚
部が嵌合される。

次に、上記構成の拡散炉の作用を第１図，第２
図及び第３図，第４図を参照して詳細に説明す
る。

（） まず、ゲート弁２６を閉じて上部の処理
室２４と下部の予備排気室２５とを仕切つた
後、加熱ヒータ２７により処理室２４内の温度
を所定温度に設定し、更に処理室ガス供給管２
９より所望のガス、例えばN₂ガスを処理室２
４内に供給する。つづいて、排気室ガス供給管
３１のバルブ３３を開き、同供給管３１より例
えばN₂ガスを排気室２５内に供給し、大気圧
にした状態にて開閉扉３４を開き、複数枚の被
処理基板４１が保持されている保持具４２を予
備排気室２５内に入れ、該保持具４２下端の脚
部４３ａ，４３ｂを支持台３６の切欠部４０
ａ，４０ｂに嵌合させる。この後、開閉扉３４
及び排気室ガス供給管３１のバルブ３３を閉
じ、ひきつづき排気室ガス排気管３０のバルブ
３２を開き、図示しない油回転ポンプなどの排
気手段によつて予備排気室２５内のガスを排気
管３０を通して10^-3torrオーダまで排気する
（第１図及び第２図図示）。

（） 油拡散ポンプにより排気後、バルブ３２
を閉じ、排気室ガス供給管３１のバルブ３３を
開け、同供給管３１よりN₂ガスを予備排気室
２５内に供給して該排気室２５の圧力を処理室
２４内の圧力と同等乃至若干高くする。つづい
て、ゲート弁２６を開け、軸３７を第１図の状
態から90゜回転させた後、上昇させてその上端
の支持台３６をゲート弁２６及び一対の突起部
２２ａ，２２ｂ間を通して所定温度に加熱され
た処理室２４内に挿入する。ひきつづき、軸３
７を再度90゜回転させて、支持台３６の切欠部
４０ａ，４０ｂに嵌合された保持具４２の脚部
４３ａ，４３ｂを突起部２２ａ，２２ｂ上に載
置すると共に、軸３７を回転させて支持台３６
の切欠部４０ａ，４０ｂと保持具４２の脚部４
３ａ，４３ｂの係合を解除し、更に軸３７を下
降させることにより第３図及び第４図に示すよ
うに被処理基板４１が保持された保持具４２の
みを突起部２２ａ，２２ｂ上に載置し、支持台
３６を予備排気室２５側に戻す。

（） 被処理基板４１が保持された保持具４２
を処理室２４内に設置した後、ゲート弁２６を
閉じ、処理室ガス排気管２８から処理室２４内
のガスを排気すると共に、処理室ガス供給管か
ら所定の拡散ガスを供給して被処理基板４１へ
の拡散処理を行なう。

（） 拡散処理が終了した後、ゲート弁２６を
開けて再度、軸３７を上昇させ、支持台３８の
切欠部４０ａ，４０ｂを保持具４２の脚部４３
ａ，４３ｂに係合させ、処理室２４内の保持具
４２を予備排気室２５内に戻す。つづいて、ゲ
ート弁２６を閉じ、開閉扉３４を開き、拡散処
理された被処理基板４１が複数枚保持された保
持具４２を扉３４から外部に取出すことによ
り、拡散処理の操作を完了する。

従つて、処理室２４に対して排気管３０等を付
設した予備排気室２５をゲート弁２６を介して配
置することによつて、処理室２４内に空気等が混
入することなく、予備排気室２５の底付円筒体２
１に設けた開閉扉３４より被処理基板４１が複数
枚保持された保持具４２を出入れできる。その結
果、処理室２４内への空気等の混入に伴う被処理
基板４１への界面準位の増大や薄いゲート酸化膜
の電気的耐圧劣化等を防止でき、高信頼性の拡散
処理を行なうことができる。

また、支持台３６を回転及び上下動自在とし、
かつ該支持台３６の両端付近に切欠部４０ａ，４
０ｂを設け、この切欠部４０ａ，４０ｂに被処理
基板４１が保持された保持具４２の脚部４３ａ，
４３ｂを係合させる構造にすれば、該保持具４２
そのものを予備排気室２５及び処理室２４間を移
動させることができると共に、開閉扉３４からの
出入れが可能となり、被処理基板への拡散処理能
力を著しく向上できる。

なお、上記実施例では処理室での拡散処理時に
ゲート弁を閉じ、処理室と予備排気室とを仕切つ
た状態で行なつたが、ゲート弁を開いたまま拡散
処理を行なつてもよい。この場合、支持台を予備
排気室内に戻さなくてもよい。

上記実施例のようにゲート弁を閉じて拡散処理
を行なう場合、予備排気室内に２台以上の支持台
を配置する構造とし、処理室内で保持具の被処理
基板を拡散処理している間、予備排気室内にて拡
散処理済の被処理基板が保持された保持具の取出
し及び拡散前の被処理基板が保持された保持具の
挿入を同排気室を排気して行なうようにしてもよ
い。このような構成によれば、実施例に比べて一
層被処理基板への拡散処理能力を向上できる。

上記実施例では、縦型拡散炉に適用した場合に
ついて説明したが、縦型減圧CVD装置に適用し
ても略同様な手順で処理室への空気等の混入を招
くことなく保持具の出入れを行なうことができ
る。

〔発明の効果〕

以上詳述した如く、本発明によれば被処理基板
を保持した保持具の出し入れ時において空気が処
理室内に混入するのを防止し、更に搬送手段等に
より予備排気室内の前記保持具を処理室内に移動
させた後、該保持具のみを処理室内に搬送してゲ
ート弁により予備排気室と処理室間を遮断するこ
とができ、ひいては信頼性及び量産性の高い拡散
処理や膜形成が可能な縦型熱処理装置を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す縦型拡散炉の
断面図、第２図は第１図の−線に沿う断面
図、第３図は第１図の拡散炉の作用を説明するた
めの断面図、第４図は第３図の−線に沿う断
面図、第５図は従来の縦型拡散炉を示す断面図、
第６図は第５図の拡散炉の問題点を説明するため
の断面図である。 ２１……底付円筒体、２２ａ，２２ｂ……突起
部、２３……上面付円筒体、２４……処理室、２
５……予備排気室、２６……ゲート弁、２７……
加熱ヒータ、３０……排気室排気管、３４……開
閉扉、３６……支持台、４０ａ，４０ｂ……切欠
部、４１……被処理基板、４２……保持具、４３
ａ，４３ｂ……脚部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ガス排気管が連結された予備排気室と、この
   予備排気室の上部に開閉可能なゲート弁を介して
   連結された加熱手段を有する処理室と、前記予備
   排気室に設けられ、被処理基板を保持した保持具
   を出し入れするための開閉扉と、前記予備排気室
   と処理室の間を前記ゲート弁を通して前記保持具
   を移動させるための搬送手段とを具備し、前記保
   持具の底部に一対の脚部を取り付け、かつ前記搬
   送手段を前記保持具の脚部が嵌合される一対の切
   欠部を穿設した支持台と該支持台を回転及び上下
   動させる軸とから構成し、更に前記ゲート弁上方
   の処理室内面に前記搬送手段により搬送された保
   持具の脚部が載置される一対の突起部を互いに対
   向するように庇状に延出させたことを特徴とする
   縦型熱処理装置。 ２ 処理室に排気管と反応ガス供給管を連結し、
   該処理室を減圧下で膜形成を行なう成膜室として
   使用することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の縦型熱処理装置。